I ruoli della larghezza dell'impulso e della frequenza nei laser

In un sistema di lavorazione laser, la frequenza e la larghezza dell'impulso sono i parametri chiave che influenzano la distribuzione dell'energia del fascio, l'intensità dell'apporto di calore e la qualità della lavorazione. Entrambi determinano la modalità di rilascio dell'energia del laser pulsato, il livello di potenza di picco e il comportamento termico del materiale, e sono gli indicatori principali nella progettazione e nell'impostazione dei processi delle applicazioni laser. 
I. Il ruolo della frequenza nei laser 
Influenza il modo in cui l'energia viene erogata in un'unità di tempo
La frequenza del laser indica il numero di impulsi laser che si ripetono in un secondo. Più alta è la frequenza, più impulsi ci sono e più continuo è l'apporto di calore in un'unità di tempo. Alla stessa potenza media, l'aumento della frequenza ridurrà l'energia di un singolo impulso. 
Influenza la velocità di lavorazione e la zona termicamente alterata
A frequenze più elevate, i punti di azione del laser vengono riscaldati in modo più uniforme, il che può aumentare la velocità di lavorazione, ma porta anche a un aumento dell'accumulo di calore nel materiale. Le basse frequenze vengono utilizzate per applicazioni che richiedono un'elevata energia a singolo impulso, come l'incisione profonda o la penetrazione di materiali ad alta riflessione. 
Influenza la qualità della superficie
Un'impostazione di frequenza ragionevole può ridurre la scoria, ridurre al minimo i danni termici e stabilizzare la traiettoria di taglio o marcatura. Una frequenza eccessivamente alta può causare un'erosione superficiale irregolare del materiale o texture sfocate. 
II. Il ruolo della larghezza dell'impulso nei laser 
Determina la potenza di picco e la larghezza dell'impulso dell'impulso.
La larghezza dell'impulso si riferisce alla durata di un singolo impulso laser. A parità di energia dell'impulso, minore è la larghezza dell'impulso, maggiore è la potenza di picco. Le larghezze di impulso brevi vengono utilizzate per la lavorazione di materiali sensibili agli effetti termici. 
Influenza i meccanismi di assorbimento e vaporizzazione dei materiali
I laser a larghezza di impulso breve entrano spesso in una modalità di lavorazione non termica, che è più vicina alla "lavorazione a freddo", e può ridurre la diffusione termica e i fenomeni di fusione. La larghezza di impulso lunga mostra principalmente effetti termici ed è adatta per la fusione, il rivestimento o la lavorazione di materiali di tipo deposizione termica. 
Influenza la precisione di lavorazione e la qualità dei bordi
Le larghezze di impulso di nanosecondi, picosecondi e femtosecondi determinano diverse aree di influenza termica durante la lavorazione. Minore è la larghezza dell'impulso, minore è l'area di influenza termica, che è adatta per la lavorazione di precisione o la lavorazione di micro-strutture. 
III. L'effetto sinergico della frequenza e della larghezza dell'impulso 
Determina l'equilibrio tra potenza media e potenza di picco.
Potenza media = energia a singolo impulso × frequenza.
A una potenza media fissa, l'aumento della frequenza ridurrà l'energia del singolo impulso, modificando così la potenza di picco. La larghezza dell'impulso influenza ulteriormente il profilo della densità energetica di ogni impulso. 
Influenza l'efficienza di lavorazione e il controllo termico
Regolando la frequenza e la larghezza dell'impulso, è possibile controllare il rapporto tra efficienza di lavorazione e influenza termica, consentendo diverse modalità di processo come la marcatura ad alta velocità, l'incisione profonda o la rimozione precisa. 
Influenza l'adattabilità di diversi materiali
Materiali diversi hanno sensibilità diverse alla modalità di deposizione dell'energia laser. La combinazione di frequenza e larghezza dell'impulso determina la reazione dei materiali, come la fusione, la vaporizzazione, la formazione di plasma, ecc.